https://oldena.lpnu.ua/handle/ntb/42987| Title: | Аналітичний огляд методів та засобів вимірювання температури об’єктів малих розмірів |
| Other Titles: | Analytical review of methods and means of measuring the temperature of small sizes objects |
| Authors: | Кривенчук, Юрій Кривенчук, Уляна Kryvenchuk, Yurii Kryvenchuk, Uliana |
| Affiliation: | Національний університет “Львівська політехніка” Державне підприємство “Науково-дослідний інститут метрології вимірювальних і управляючих систем” |
| Bibliographic description (Ukraine): | Кривенчук Ю. Аналітичний огляд методів та засобів вимірювання температури об’єктів малих розмірів / Юрій Кривенчук, Уляна Кривенчук // Вимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник. — Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2017. — Том 78. — С. 25–33. |
| Bibliographic description (International): | Kryvenchuk Y. Analytical review of methods and means of measuring the temperature of small sizes objects / Yurii Kryvenchuk, Uliana Kryvenchuk // Vymiriuvalna tekhnika ta metrolohiia : mizhvidomchyi naukovo-tekhnichnyi zbirnyk. — Lviv : Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, 2017. — Vol 78. — P. 25–33. |
| Is part of: | Вимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник (78), 2017 |
| Journal/Collection: | Вимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник |
| Volume: | 78 |
| Issue Date: | 28-Mar-2017 |
| Publisher: | Видавництво Львівської політехніки |
| Place of the edition/event: | Львів |
| UDC: | 536.532 |
| Keywords: | вимірювання температури нанооб’єктів метод комбінаційного розсіювання світла temperature measurement of nano objects method of light scattering измерение температуры нанообъектов метод комбинационного рассеяния света |
| Number of pages: | 9 |
| Page range: | 25-33 |
| Start page: | 25 |
| End page: | 33 |
| Abstract: | Проаналізовано основні переваги та недоліки контактних та безконтактних методів і засобів вимірювання
температури та можливість їх застосування для вимірювання температури мікро- та нанооб’єктів.
Враховуючи результати виконаного аналізу, переваги та недоліки розглянутих методів, для вимірювання
температури об’єктів малих розмірів оптимальним є застосування методу комбінаційного розсіювання
світла. Показано доцільність використання методу за зсувом частоти комбінаційного розсіювання світла
для побудови засобу вимірювання температури нанооб’єктів, що забезпечує зменшення часу вимірювання та
методичної похибки. The article reviews and analyzes the most common methods of measuring temperature. Also, the possibility of applying these methods to measuring the temperature of Nano objects has been studied. As a consequence, it is determined that the method of combining light scattering is best suited for solving such an engineering problem. Means of measuring the temperature based on the method of the combination of light scattering can be constructed according to the following dependencies:1. Dependence of temperature on the intensity ratio of the Stokes and anti-Stokes components of the spectrum of light scattering;2. the dependence of the shift of the frequency of the combination of light scatter from the temperature. Both methods have a methodological error in measuring the temperature which is associated with the heating of the object being studied by a laser beam. During the measurement, the temperature of the object being studied is constantly increasing due to the energy received from the laser. When using the first method, the Stokes, and then the anti-Stokes components of the spectrum of light scattering are first measured. The total measurement time can be up to 40 seconds. Therefore, the anti-Stokes component is measured at a different temperature of the test sample, which leads to a significant increase in the methodological error of measuring the temperature by the method of the combination of light scattering. In the second method, only the anti-Stokes component of the spectrum of the combination scattering of light is measured, which changes the temperature of the equivalent frequency of the spectrum of light scattering. The measuring time decreases at least twice as compared to the first method, the heating of the object under study by the laser beam decreases, which reduces the methodological error of measurement of the temperature by the method of the combination of light scattering. It is known that at temperatures of 300 ÷ 400 K the intensity of the anti-Stokes line is very small, therefore the method of thermometry in relation to Is / Ias is less convenient than the method of shifting the frequency of light scattering. From the measuring characteristics of the thermometry of the combination light scattering, the most important is the high spatial resolution, which is close to half the wavelength of the probe light. When ion or electron bombardment of the surface is possible generation of non-equilibrium photons. At the same time, the intensity of the anti-Stokes line of the combination light scattering may increase substantially, which is manifested in an abnormally low ratio of I / Ias for the given temperature. The problem of registering such states lies in the fact that in the collision of one particle with the surface, the inequality is localized in very small station-temporal intervals. (at the lengths of the order of 10-7 cm and the time 10-12 s), and when the averaging over the area of the probe beam and the time of sounding, the recorded effect can be extremely small. Проанализированы основные преимущества и недостатки контактных и бесконтактных методов и средств измерения температуры и возможность их применения для измерения температуры микро- и нанообъектов. Учитывая результаты проведенного анализа, преимущества и недостатки рассмотренных методов, для измерения температуры объектов малых размеров оптимальным является применение метода комбинационного рассеяния света. Показана целесообразность использования метода по сдвигу частоты комбинационного рассеяния света для построения средства измерения температуры нанообъектов, что обеспечивает уменьшение времени измерения и методической погрешности. |
| URI: | https://ena.lpnu.ua/handle/ntb/42987 |
| Copyright owner: | © Національний університет „Львівська політехніка“, 2017 © КривенчукЮрій, Кривенчук Уляна, 2017 |
| URL for reference material: | http://chem.lnu.edu.ua/ |
| References (Ukraine): | 1. Луцик Я. Т., Гук О. П., Лах О. І., Стадник Б. І. Вимірювання температури: теорія та практика. – Львів: Бескид Біт, 2006. 2. Lo H. W., Compaan A. // Phys. Rev. Lett. 1980. Vol. 44, № 24. P. 1604. 3. Лах В. І., Гук О. П., Лах О. І., Гаєвська О. Є. Засоби контактної термометрії. Порядок вибору та встановлення / ГР 3-021-2003. – К.: Вид-во Держспоживстандарту, 2004. –21 с. 4. Compaan A., Lee M. C, Lo H. W. et al. // J. Appl. Phys. 1983. – Vol. 54, No. 10. – P. 5950. 5. Schuster G., Hechtfischer В., Fellmuth В. // Rep. Prog. Phys. – 1994. – Vol. 57. – P. 187. 6. Dai S., Young J. P., Begun СМ., Mamantov G. // Appl. Spectrosc. – 1992. – Vol. 46, No. 2. – P. 375. 7. LaPlant F., Laurence C, Ben-Amotz D. // Appl. Spectrosc. – 1996. – Vol. 50, No. 8. – P. 1034. 8. Cui J. B., Amtmann K., Ristein J., Ley L. // J. Appl. Phys. – 1998. – Vol. 83, No. 12. – P. 7929. 9. Zou J., Wang S., Yang Z. // Int. J. Infrared and Millimeter Waves. – 2000. – Vol. 21, No. 5. – P. 793. 10. Peacock N. J., Robinson D. С, Forrest M. J. et al. // Nature. – 1969. – Vol. 224, No. 5218. – P. 488. 11. Alexander Dmitriyev // Laser pyrometry offers practical temperature measurement. Heat treating progress,2005 12. Childs P.R.N., Greenwood J.R., Long С. А. // Rev. Sci. Instrum. – 2000. – Vol. 71, No. 8. – P. 2959. 13. Peter J. Hesketh. “Bio Nano Fluidic MEMS”. Springer Science & Business Media, NY, 2007 14. Jellison С E., Jr., Lowdnes D. Н., Wood R. F. // Phys. Rev. B. – 1983. – Vol. 28, No. 6. – P. 3272. 15. Kip B. J., Meier R. J. // Appl. Spectr. – 1990. – Vol. 44, No. 4. – P. 707. 16. Коливна спектроскопія / [Електронний ресурс]. Режим дос- тупу: http://chem.lnu.edu.ua/ kah/Patsay/fmd/lecture-5.pdf 17. Wang Xinwei. Experimental Micro Nanoscale Thermal Transport. // John Wiley & Song, Canada, 2012. 18. Michalski L. Temperature Measurement. Second edition. // John Wiley & Song, Canada, 2012 19. Boyraz, Özdal; Jalali, Bahram. Demonstration of a silicon Raman laser // Optics Express (2004), 5269–5273 р. 20. B. Stadnyk. Metrological Array of Cyber-Physical Systems. Part 8. Elaboration of Raman Method / B. Stadnyk, S. Yatsyshyn, O. Seheda, Yu. Kryvenchuk // Sensors & Transducers, Vol. 189, Issue 6, June 2015, pp. 116–120. 21. Кривенчук Ю. Метод комбінаційного розсіювання світла у термометрії поверхні мікро- об’єктів / Сегеда О., Яцишин С., Кривенчук Ю. // Вимі- рювальна техніка та метрологія. – 2012. – № 73. – С. 28–31. 22. Луцик Я. Т. Енциклопедія термометрії / Луцик Я. Т., Буняк Л. К., Рудавський Ю. К., Стадник Б. І. – Львів 2003. – 280–285 с. 23. S. Yatsyshyn. Handbook of Thermometry and Nanothermometry / S. Yatsyshyn, B. Stadnyk, Ya. Lutsyk, L. Byniak. – IFSA, 2015. |
| References (International): | 1. Lutsyk Ya. T., Huk O. P., Lakh O. I., Stadnyk B. I. Vymiriuvannia temperatury: teoriia ta praktyka, Lviv: Beskyd Bit, 2006. 2. Lo H. W., Compaan A., Phys. Rev. Lett. 1980. Vol. 44, No 24. P. 1604. 3. Lakh V. I., Huk O. P., Lakh O. I., Haievska O. Ye. Zasoby kontaktnoi termometrii. Poriadok vyboru ta vstanovlennia, HR 3-021-2003, K., Vyd-vo Derzhspozhyvstandartu, 2004. –21 p. 4. Compaan A., Lee M. C, Lo H. W. et al., J. Appl. Phys. 1983, Vol. 54, No. 10, P. 5950. 5. Schuster G., Hechtfischer V., Fellmuth V., Rep. Prog. Phys, 1994, Vol. 57, P. 187. 6. Dai S., Young J. P., Begun SM., Mamantov G., Appl. Spectrosc, 1992, Vol. 46, No. 2, P. 375. 7. LaPlant F., Laurence C, Ben-Amotz D., Appl. Spectrosc, 1996, Vol. 50, No. 8, P. 1034. 8. Cui J. B., Amtmann K., Ristein J., Ley L., J. Appl. Phys, 1998, Vol. 83, No. 12, P. 7929. 9. Zou J., Wang S., Yang Z., Int. J. Infrared and Millimeter Waves, 2000, Vol. 21, No. 5, P. 793. 10. Peacock N. J., Robinson D. S, Forrest M. J. et al., Nature, 1969, Vol. 224, No. 5218, P. 488. 11. Alexander Dmitriyev, Laser pyrometry offers practical temperature measurement. Heat treating progress,2005 12. Childs P.R.N., Greenwood J.R., Long S. A., Rev. Sci. Instrum, 2000, Vol. 71, No. 8, P. 2959. 13. Peter J. Hesketh. "Bio Nano Fluidic MEMS". Springer Science & Business Media, NY, 2007 14. Jellison S E., Jr., Lowdnes D. N., Wood R. F., Phys. Rev. B, 1983, Vol. 28, No. 6, P. 3272. 15. Kip B. J., Meier R. J., Appl. Spectr, 1990, Vol. 44, No. 4, P. 707. 16. Kolyvna spektroskopiia, [Electronic resource]. Rezhym dos- tupu: http://chem.lnu.edu.ua/ kah/Patsay/fmd/lecture-5.pdf 17. Wang Xinwei. Experimental Micro Nanoscale Thermal Transport., John Wiley & Song, Canada, 2012. 18. Michalski L. Temperature Measurement. Second edition., John Wiley & Song, Canada, 2012 19. Boyraz, Özdal; Jalali, Bahram. Demonstration of a silicon Raman laser, Optics Express (2004), 5269–5273 r. 20. B. Stadnyk. Metrological Array of Cyber-Physical Systems. Part 8. Elaboration of Raman Method, B. Stadnyk, S. Yatsyshyn, O. Seheda, Yu. Kryvenchuk, Sensors & Transducers, Vol. 189, Issue 6, June 2015, pp. 116–120. 21. Kryvenchuk Yu. Metod kombinatsiinoho rozsiiuvannia svitla u termometrii poverkhni mikro- obiektiv, Seheda O., Yatsyshyn S., Kryvenchuk Yu., Vymi- riuvalna tekhnika ta metrolohiia, 2012, No 73, P. 28–31. 22. Lutsyk Ya. T. Entsyklopediia termometrii, Lutsyk Ya. T., Buniak L. K., Rudavskyi Yu. K., Stadnyk B. I, Lviv 2003, 280–285 p. 23. S. Yatsyshyn. Handbook of Thermometry and Nanothermometry, S. Yatsyshyn, B. Stadnyk, Ya. Lutsyk, L. Byniak, IFSA, 2015. |
| Content type: | Article |
| Appears in Collections: | Вимірювальна техніка та метрологія. – 2017. – Випуск 78 |
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 2017v78_Kryvenchuk_Y-Analytical_review_of_methods_25-33.pdf | 1.21 MB | Adobe PDF | View/Open | |
| 2017v78_Kryvenchuk_Y-Analytical_review_of_methods_25-33__COVER.png | 496 kB | image/png | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.